硫酸铝下篇
作者：本站 浏览量： 时间：2023-11-11
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污水处理生产过程中的硫酸储存在容器中,且在一设定的恒定流速下将硫酸通过计量泵、再经管路输送到管式混合器的酸加料管中。如果管线发生堵塞,则硫酸通
污水处理
生产过程中的硫酸储存在容器中,且在一设定的恒定流速下将硫酸通过计量泵、再经管路输送到管式混合器的酸加料管中。如果管线发生堵塞,则硫酸通过安全阀使酸返回到泵中。
铝矾土粉末存放在固体加料器中,并且在电动机带动下,通过连续螺旋进料器投加铝矾土粉末。加料速度由电导指示器调节电动机的速度来控制。可以投加干法粉碎得到的铝码土,也可以投加通过湿法研磨得到的铝矾土,例如球磨得到的铝矾土泥浆。混合泥浆放在储罐中或直接输送到混合器中。经管线,以一恒定流速向储罐供水。在推进式混合器的搅拌下,固体在水中变成悬浮液。水流量由控制阀、流量计和流速控制仪控制。
以一恒定的流速,通过泵将悬浮液从储罐经管线输入管式混合器的外管,形成一同轴环形的泥浆流流向酸加料管,流速由阀控制。由于液位控制器的作用,阀对液位有响应,这样可保持贮罐中悬浮液的液位恒定。硫酸和铝矾土泥浆进入管式混合器的混合区域后,充分混合,硫酸溶液放出的热量足以预热反应物,使反应物的温度达到的初始反应温度。
反应物进一步上升进入反应器的上部区域。反应器中物料有充分的空间和滞留时间,因此反应物在中可以充分地进行反应。反应器处于高压状态,其压力可以通过管线上的控制阀进行控制,控制阀由压力控制仪来调节。如果必要的话,从阀释放的蒸汽可直接释放到贮缺中,用于预热反应物,反应器必须安装安全阀控制反应器内的压力。反应器内的压力是反应过程中产生的自然压力,如果需要在更高压力下进行反应,则必须向反应器注入蒸汽。
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通过管式热交换器的作用,可使反应器保持在最佳反应温度。由阀控制流速,将冷却水输送到中。阀上有许多元件,如热电耦。反应器内的热电耦应外包聚四氟乙烯材料,聚四翔乙烯包覆的热电耦悬挂在反应器中,它的全部或部分浸在液体反应物里。管的一部分留在蒸汽相中,使气体冷凝和更精确地控制反应器中的压力
经管线从容器中回收粗成品并送到成品冷却器中,如果需要,粗成品可用足量的水稀释至适宜的浓度。水以一定的流速加人,流速由密度控制器和阀来控制,密度控制器对成品冷却器中产品的流体静力的柱压有响应。也可把成品冷却器中的密度控制器安装在反应器中管1之间,以便得到更瞬时的密度值,成品冷却器中有一热交换器,以一定的速率经过管路向其供应冷水使产品的温度降低至一理想值,然后通过回收管路输送到贮罐中。由阀来控制产品的回收率,阀由液位控制器控制。容器中液位保持在预先确定的位置。容器上装有许多液位控制器,以便控制液位和反应时间。
如前所述,反应过程中添加铝矾土的速率由螺旋进料器中的电动机的转速来控制。电导控制器对容器中反应物的电导率产生响应,通过它控制电动机。电导传感器显示反应器的中间高度处溶液电导率的值,如果需要测量粗成品的电导率,电导传感器也可装在容器的出口处。首选电导测定仪是由贝克曼仪器公司、Fullerton. Calif提供的仪器,它是一种无电视的磁自感电导测定仪,可裸露在有腐蚀性的反应物里。
生产过程中,由贮罐向淡水联管箱供应淡水。热交换器中的热水通过循环管路回到冷去器。冷却水经过管路返回到贮罐。如果需要,循环热交换器中的一部分水送到供水管线,再到泥浆混合物贮罐对反应物进行预热。通过支路管线和相应阀的作用,这种过程是可多现的。
用于生产硫酸铝的铝土矿,要求Al20,含量在40%以上,铝、铁比即Al20,/Fe20s大于51,但后者比较难达到。作为适应于硫酸铝生产的铝土矿-一水软铝洪山铝土矿(罗村马西矿)、龙泉矿均属优质原料。生产的工艺技术路线在1970年以后已陆续全部改为生释矾土一加压反应,即采用硫酸分解铝土矿加压反应生产硫酸铝。反应后的浆液经稀释、沉降分离、蒸发、冷却结晶或滚筒干燥,便可获得固体产品。
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以高岭石-一水软铝石铝土矿为原料也可以用于聚氯化铝的生产。高岭石--一水软铝石铝土矿需经活化处理,以提高与盐酸的反应能力。熟矿粉与HCI及少量的硫酸在搪瓷反应釜中反应,历经澄清分离、调整盐基度,可得到聚氯化铝液体产品,再经喷雾干燥或滚簡干燥即可制得固体产品。
2.煤矸石法生产硫酸铝
煤研石中的主要有用矿物高岭石约占86%,最高可达95%,最低为82%。其他一些含量少的矿物有:水白云母(1%~2%),呈细小鳞片状和次棱角状与片状高岭石呈互层出现;
石英(3%~5%),呈次棱角状和次滚圆状。硫酸铝煤研石化学成分见表2-2.
表2-2生产硫酸铝煤研石化学成分
物质ALO,TOFeoSio,Mgo Na0 K0烧失量
原料/ 33.68-356.73 .8-1.32 1-1.85 17,12-8 13 0.12-0.23 0.1-0.16 0.12-0.18 13 1-14. 15
硫酸铝生产工艺过程主要分三个工段。
(1)原料工段 该工段主要是原矿磨粉、配浆,并将浆液送至反应釜供反应工段使用.
即将原矿(要求Al,O,含量不得少于34.0%, Fe2O,含量不要超过2.0%,用于生产低铁含量的硫酸铝),送至破碎机破碎至粒度小于20mm,然后由雷蒙机磨粉,磨碎细度要求在100目左右。磨好的煤研石粉装在混浆罐内配浆,其矿浆浓度控制在55%~50%,配好后的矿浆送至反应釜。另外也可以采用湿法粉碎的工艺,可以降低粉尘飞扬,并且可以大幅度提高生产效率
统计数
(2)反应工段 该工段主要是反应浸取、稀释、沉降分离,并将合格的硫酸铝溶液送至结晶工段高位溶液罐,沉渣进入沉渣池。反应条件如下:反应温度(140±2)℃;压力(0.3±0. 10) MPa;时间4~5h,如果是生产液体产品,硫酸铝直接进入成品池。
(3)浓缩结晶工段 该工段主要是将反应工段送来的硫酸铝液体进行浓缩、结晶、包装。该工段要严格控制浓缩液的密度达到1.7g/cm,温度为110℃时,再进入结晶池进行结晶。另外很多生产固体硫酸铝的厂家采用滚筒干燥器、钢带干燥器结晶的工艺和喷雾干燥
我国铝矾土资源分布在河南、山西、贵州、山东、广西等少数省份, 目前探明储量约1000Mt,人均占有量不足世界平均水平的1/5,铝矾土资源的贫乏及分布不均衡不仅影响了炼铝工业的合理发展,而且也导致了硫酸铝生产厂的不合理布局。加之原料质量日趋变差,生产工业一级品硫酸铝已越来越困难。
我国煤矸石资源分布广,年产出量约130Mt,累积堆存量已近2Gt,其中可用来生产碗酸铝的煤研石约占总量的1/3,实验证明,采用加压工艺,利用煤研石生粉生产硫酸铝的过程几乎与用铝矾土生产的过程一样,虽然煤研石中氧化铝含量比铝矾土约低10%,但是煤研石价格却远远低于铝矾土。因此,以煤矸石为原料与用铝矾土为原料生产硫酸相比,成本较低而且为煤研石的资源化创造了条件。
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3.含铝箔废纸的综合利用
如图2-3,废纸经粉碎、冲洗,在高温回转炉中加热,分两步升温,分别进行干燥(低于300℃)和高温分解(350~500℃),由高温炉产生的热气经除尘器除尘后,进入蒸汽锅或加热炉加热。由高温分解产生的含有铝的固体投入反应器中,并与硫酸、热水、蒸汽混合,通过搅拌器对混合物进行机械搅拌。同时温度控制在80~ 100℃。反应器中发生的反应为
2Al=3H2S0,~18H20_Al (SO)18H0~3H2
硫酸铝溶液(温度为80-100℃C)经压滤机过滤分离少量含碳滤渣,液体可用以净化溶液,可向压滤机中加入活性炭。
将滤液加入储罐A,储罐带有加热装置或其他加热蒸发装置,以加热滤液得到浓度适合(约27%)的溶液,接着将溶液加入储罐B.若欲制备无水硫酸铝,则需加热装置。
4,无铁硫酸铝的生产
饮用水处理对于净水剂硫酸铝中铁的含量没有要求,在某些条件下,三价铁离子可以促进混凝过程,因此饮用水用硫酸铝中铁的含量对于处理效果没有太大的影响。但是在造纸工业中由于硫酸铝作为助留剂使用,形成的絮体与纸浆直接进入成品纸中,微量的铁会使纸张着色,因此必须严格限制硫酸铝中铁离子的含量。
我国铝土矿除大型矿外尚有大批中小矿,多数为低铝高铁矿(铝铁比小于35),采用常规方法生产的产品含铁量过高,难以制备低铁含量产品。目前国内外生产硫酸铝时,通常采用硫化物沉淀法、氧化剂氧化法、离子交换等方法除铁,这几种方法或因成本高,或因生产中控制复杂而难以被接受,硫酸溶出的硫酸亚铁在酸性条件下很难氧化,但是在提高溶液ph值的条件下投加强氧化剂,例如氯酸钾(钠)、过氧化氢等,可以很容易地将亚铁离子氧化成为三价铁离子,在pH3.5~4.5范围内使之水解形成氢氧化铁胶体,再经沉淀过滤分离可以去除铁离子。另外也可以在生产过程中通过调整料液配比的方法,使反应最终产物的pH值较高,以利于亚铁离子的氧化,但是这种方法的氧化速度相对较慢。为了加快悬浮颗粒与硫酸铝液体的分离,可以加入一定量的聚丙烯酰胺。
另外也有报道采用有机胶萃取铁离子的方法,见图2-4,其反应机理如下:首先将硫酸亚铁氧化成硫酸铁,然后加入伯胺,伯胺具有碱性,在硫酸介质中,伯胶首先与硫酸作用生成胺的硫酸盐,然后与硫酸浸取液中的硫酸铁络合形成硫酸铵,进入有机相。
帮矾土
絮凝剂
氧化剂
题一反应-沉降--氧化]
反萃取剂
16品高d
产品--结品-一浓-逆流率取逆流反萃取含铁废水
图2-4伯胶萃取除铁工艺流程图
3(RNH)2SO, +Fe (SO,)s2(RNHs),Fe(SO)(2-3
在萃取液中加入萃取剂氯化钠,使硫酸铵解析出来。
五问3
2(RNH) Fe(SO)+6NaC -3(RNH) S0, +2FeCls +3Na2 SO(2-4)
萃取后硫酸铝溶液经过浓缩结晶得到成品,铁含量可以达到0.0038%。
三、硫酸铝在水处理行业的使用状况本章由山东昊阳净水科技股份有限公司发布硫酸铝
目前我国生产硫酸铝的工艺都是间歇式,最大的企业已经达到年产固体产品70000t最大的硫酸铝用户是国内造纸企业,另外还有大量的出口。在给水处理行业目前使用硫酸铝的用户比较少,最大的用户是上海自来水公司(使用A12O,含量7.8%溶液),使用硫酸铝做混凝剂要求处理水的碱度比较大,如果碱度不够需要补充碱度。
任哲君